Спосіб глибинного статичного зондування ґрунтів

Спосіб глибинного статичного зондування ґрунтів, який полягає в тому, що в ґрунт вдавлюють трубчасту штангу з зондом з вимірюванням роздільно опору ґрунту наконечнику зонда і бічного тертя ґрунту по рухливій муфті, який відрізня ється тим, що наконечник виконаний у вигляді дволопатевого чи трилопатевого гвинта на зразок повітряного, але з короткими лопатями, вісь гвинта входить усередину осьового отвору на кінці зонда і може як вільно обертатися відносно штанги, так і фіксуватися відносно неї за допомогою мікроелектромагнітного приводу, при вдавлюванні в грунт зонда вимірюють силу, що діє на гвинт у нефіксованому його стані, потім періодично фіксують вісь гвинта і вимірюють обертальний момент гвинта і вертикальну силу опору зсуву ґрунту лопатями гвинта, одержуючи компресійні криві аж до досягнення щоразу критичної' глибини. Корисна модель відноситься до будівництва, а точніше до польових методів дослідження будівельних властивостей ґрунтів Відомі способи статичного зондування ґрунтів, при яких у ґрунт вдавлюється трубчаста штанга зі зондом і виміряється роздільно опір ґрунту конічному наконечнику зонда і бічне тертя ґрунту по рухливій муфті [1]. При цьому корисна інформація про механічні властивості ґрунту отримується при вдавлюванні вимірювального зонда на глибинах, більших критичної [2]. Критичною глибиною в даному випадку прийнято називати глибину, відлічувану від початкової точки зондування в однорідному ґрунтовому масиві, після досягнення якої опір зондуванню більш не зростає і залишається постійним Останнє має місце тому, що під зондом спочатку формується пружно-стиснута область ґрунту, яка від початкових переміщень зонду зростає у своїх розмірах, а потім після досягнення критичної глибини зондування перестає зростати і залишається постійною у своїх розмірах, беручи участь в подальшому стисненні і розсуванню ґрунту на шляху проходження наконечника зонду. В результаті цього залишається не отриманою інформація, що міститься в компресійній кривій (тобто кривій, що показує залежність сили, що стискає ґрунт на шляху проходження зонда, від величини переміщень зонда), яку можна одержати при глибинах менших критичної Вирішити це протиріччя можна за допомогою використання зонда з перемінним поперечним перерізом. У цьому випадку в результаті періодичного збільшення поперечного переріза зонда (тобто його розширення) і наступного його вдавлювання можна одержувати необхідні компресійні криві для шарів ґрунту, що залягають на великих глибинах від поверхні землі. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення інформативності глибинного статичного зондування і заміна ним у перспективі трудомістких операцій по взяттю ґрунтових проб на різних глибинах залягання і лабораторних випробувань. Це досягається в такий спосіб. Наконечник зонда виконаний у вигляді двохлопатевого чи трилопатевого гвинта на зразок повітряного, але з короткими лопатнями. Вісь гвинта входить усередину осьового отвору на кінці штанги зонду і може як вільно обертатися відносно штанги, так і фіксуватися відносно неї за допомогою мікроелектромагнітносо приводу При вдавлюванні зонду крім вимірів бічного тертя грунту по рухливій муфті вимірюють силу, що діє на гвинт у нефіксованому стані. Потім періодично фіксують вісь гвинта і вимірюють обертальний момент гвинта і вертикальну силу опору зсуву грунту лопатнями гвинта, одержуючи компресійні криві аж до досягнення щораз критичної глибини. При нефіксованому положенні гвинта останній обертається, прорізаючи грунт. При фіксованому положенні гвинта він зсуває ґрунт і дане його положення рівносильне збільшенню поперечного переріза зонда, тобто його розширенню. На Фіг.1 зображена нижня частина корпуса вимірювального зонда 1, усередині якого проходить вісь дволопатевого гвинта 2 на зразок повіт 7931 ряного, але з короткими лопатнями, а також рухлива муфта З На Фіг 2 показаний призматичний нашвкпин з кутом а при вершині його вістря, впроваджуваний у ґрунт вертикально в напрямку вектора V Фіг 2 приведена для пояснення необхідності виміру обертального моменту гвинта у фіксованому його стані В процесі занурення зонду в ґрунт вісь гвинта передає зусилля на тензометричний датчик, розташований усередині корпуса вимірювального зонда 1 Періодична фіксація осі гвинта щодо корпуса зонда 1 виконується за допомогою мікроелектромагніту що розташовується також у корпусі зонда У фіксованому положенні гвинта іншими тензодатчиками виміряється обертальний момент осі гвинта Вимірювальні сигнали від тензодатчиків і подача електричних імпульсів на мікроелектромагніт проходять по дротах, які протягнуті усередині трубчастої штанги Можна також зробити конічний усічений наконечник зонда роздільним від корпуса зонда і вимірювати додатково силу, що діє з боку ґрунту на усічений конічний наконечник Завдяки вимірам обертального моменту гвинта витягається додаткова інформація про властивості ґрунту, зокрема про кут внутрішнього тертя Це пояснюється на Фіг 2, на якій видно, що відношення вертикальної1 складової опору фунту вдавлюванню похилої площини АВ наконечника зонда і горизонтальної складової не визначається однозначно величиною кута а, а залежить від властивостей ґрунту Зонд із фіксованим гвинтом цілком аналогічний розширеному зонду на відміну від нерозширеноі його позиції, що відповідає нефіксованому положенню гвинта У компресійних кривих, одержуваних у запропонованому способі на різних глибинах, крім абсолютних значень зусиль опорів ґрунту зануренню зонда інформативні також наступні величини відношення зусиль опору зануренню розширеного зонда до зусиль опорів нерозширеному зонду на кожній заданій глибині зондування, кути нахилу дотичних до компресійних кривих (вони цілком залежать від властивостей фунту), а також сам інтервал ходу переміщень розширеного зонда до досягнення щораз критичної глибини зондування Усе це говорить про те, що при запропонованому способі статичного зондування ґрунтів отримується набагато більше інформації про властивості ґрунту, чим у прототипу А в результаті тарування випробувань ґрунту даним способом шляхом порівняння з результатами лабораторних випробувань того ж ґрунту в перспективі даний спосіб може замінити трудомісткі операції по взяттю фунтових проб на різних глибинах залягання і лабораторні дослідження фунтів Джерела інформації 1 Трофименков Ю Г , Воробков Л Н Полевые методы исследования строительных свойств грунтов - М Стройиздат, 1974 - (С 107-111) 2 Сидоров Н Н , Сипидин В П Современные методы определения характеристик механических свойств грунтов - Л 1972-(С 90-91) Фіг. 2 Фіг. 1 Комп ютерна верстка М Мацело Підписне В Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицькаго, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вуп Глазунова 1,м Киів-42, 01601